Uso de Gerador de Aerossol Capilar em Produção Contínua de Aerossol Controlado para Estudos Não Clínicos

O CAG é útil para geração térmica contínua e repetível de aerossóis em grandes volumes, como para estudos toxicológicos de inalação in vivo, onde o uso de produtos de consumo ou dispositivos de inalação não é viável. O uso do CAG permite que os experimentalistas controlem com precisão os fatores que influenciam a química e as características físicas das partículas aerossóis, como temperatura, composição líquida, taxas de fluxo líquido e fluxos de ar. O líquido no CAG é evaporado, produzindo vapores supersaturados que imediatamente esfriam em contato com o fluxo de ar, desencadeando nucleação homogênea e, posteriormente, processos de condensação formando as partículas de aerossol.

O protocolo apresentado fornece uma visão sobre a montagem e complexidade do uso do CAG para o propósito geral da geração de aerossol. Como exemplo de trabalho, é utilizado o teste de uma composição líquida típica presente nas misturas de cigarros eletrônicos. Comece colocando o capilar na ranhura capilar dos blocos de aquecimento de alumínio com a extremidade de saída salientes em cerca de cinco milímetros.

Aperte levemente os parafusos das duas metades dos blocos de aquecimento de alumínio. Em seguida, monte os elementos de aquecimento e termopar nos blocos de aquecimento de alumínio com os fios salientes através da tampa traseira de alumínio. Instale os encaixes push-in, garantindo que os encaixes push-in de 2 por 4 milímetros estejam firmemente fixados no tubo SS externo.

Coloque os anéis O nas duas ranhuras do tubo de pico interno e insira o tubo de pico interno no tubo SS externo da extremidade frontal. Deslize o conjunto interno do tubo SS sobre os elementos de aquecimento de alumínio montados através de ajuste apertado com o apoio traseiro SS. Em seguida, coloque a tampa dianteira de alumínio sobre o corpo de aquecimento de alumínio dentro do tubo de pico interno.

Certifique-se de que o capilar está ligeiramente salientes da tampa frontal de alumínio. Coloque o adaptador de pico sobre a frente interna do tubo de pico. Certifique-se de que o adaptador de pico se encaixa na ranhura frontal do tubo de pico interno.

Coloque o acoplamento sobre o adaptador de pico. Aperte as porcas sobre o acoplamento, de tal forma que o adaptador de pico esteja apertado. Conecte os elementos de aquecimento ao controlador de temperatura, termopar de controlador de temperatura ao CAG e ao tubo da bomba peristáltica ao CAG.

Conecte o ar comprimido para fluxo de ar aquecido ao gerador de aerossol capilar através dos encaixes push-in de 2 por 4 milímetros. Monte o gerador de aerossol capilar na peça de vidro e forneça fluxo de ar de diluição para valores predefinidos. Com base nos cálculos teóricos descritos no manuscrito do texto, realize as obras iniciais de engenharia para quantificar a concentração constituinte real do aerossol e obter o rendimento real do gerador de aerossol capilar.

Realizar um ajuste mais fino da concentração de aerossol utilizando os mesmos cálculos para ajuste do fluxo de ar de diluição total ou da taxa de fluxo líquido. O uso de uma solução contendo 2% de nicotina e uma taxa de fluxo líquido de 0,35 gramas por minuto com uma concentração de aerossol de nicotina medida de 15 microgramas por litro a um fluxo total de ar de diluição de 320 litros por minuto resultará em 68,57% de rendimento real de nicotina. Pesar e registrar o valor do líquido de teste, agitador magnético e garrafa até os 0,01 gramas mais próximos.

As formulações de estoque líquido são preparadas com componentes descritos no manuscrito do texto. Defina o ponto de partida do controle de temperatura no controlador de temperatura digital para 250 graus Celsius e comece a aquecer o gerador de aerossol capilar. Coloque a solução de caldo líquido com uma barra de agitação magnética em um agitador magnético.

Coloque o tubo de entrada da bomba peristáltica na solução de teste. Ligue a bomba peristáltica e coloque a vazão líquida em 5% Quando a temperatura atingir 250 graus, inicie a geração de aerossol iniciando a bomba peristáltica para fornecer líquido de teste ao gerador de aerossol capilar. Verifique se o aerossol é gerado perto da ponta capilar e regise o tempo necessário para calcular a taxa de fluxo de massa.

Coloque um filtro no suporte do filtro e coloque as tampas do filtro. Pesar o suporte do filtro para 0,0001 grama mais próximo com o filtro antes da coleta da amostra e documentar o peso. Conecte o suporte do filtro contendo o filtro ao fluxo aerossol e inicie a coleta de amostras.

Após a coleta da amostra, pese o filtro com o porta-filtro e as tampas e documente o peso final. Calcule a massa coletada por aerossol utilizando a fórmula indicada no manuscrito do texto. Agora, remova a almofada do filtro do suporte do filtro e deposite-a em um frasco de vidro contendo cinco mililitros de etanol.

Extrair a massa coletada por aerossol agitando a almofada do filtro em um agitador de laboratório por 30 minutos a 400 rotações por minuto. A caracterização química dos aerossóis gerados pelo CAG confirmou alto grau de reprodutibilidade sob o mesmo aquecimento, resfriamento, fluxos de ar de diluição, condições amostrais, com um desvio padrão relativo de 2,48% para massa coletada por aerossol, 3,28% para nicotina, 3,43% para glicerol e 3,34% para propilenoglicol. A maior influência no tamanho das partículas foi observada ao alterar o fluxo de resfriamento de 10 para 20 litros por minuto e o primeiro fluxo de diluição de 160 para 150 litros por minuto.

O diâmetro aerodinâmico médio de partículas aerossóis aumentou de tamanho com as crescentes taxas de fluxo de resfriamento. A distribuição do diâmetro aerodinâmico das partículas aerossóis foi claramente deslocada para diâmetros maiores quando comparamos aerossóis gerados a 10 litros por minuto de fluxo de resfriamento com aqueles gerados a 20 a 50 litros por minuto. Uma concentração de aerossol alvo pretendida, juntamente com a inclusão da taxa de fluxo de ar e os valores da taxa de fluxo líquido, permitem que os operadores respondam experimentalmente pelos rendimentos da configuração do CAG.

Após este procedimento, outras misturas líquidas podem ser testadas em condições semelhantes ou alteradas que permitem aos pesquisadores entender melhor experimentalmente as mudanças de propriedade física e química que ocorrem através da aerossolização aquecida.